结合高频电子线路实验谈实验箱的的利弊

大部分高校在实验环节都是采用实验箱这种教学手段来完成的，先结合高频电子线路实验浅析其存在的问题，并提出几点改革措施。

实验箱；高频电路；实验教学

1.引言

目前，国内大部分高校在实验教学环节中，都是采用实验箱外带示波器、万用表、信号发生器以及一些辅助工具的情况下来完成。以高频电子线路实验为例，普遍都是采用高频电子线路实验箱来完成实验教学。实验箱中由十多个已设计好的模块电路组成，包括为配合理论课程而设计的验证性实验和作为学生综合设计性实验的系统实验。笔者经过几年实验教学摸索，发现这种模式存在以下几个问题：

在实验过程中，学生的任务只是照着实验指导书上的步骤连接电路，接通电源后，经过简单的调试就可以观察到实验结果，验证教材所给出的理论。虽然这种验证性实验可以帮助学生理解和加深所学的理论知识，但是电路已经模块化，连接又过于简单，没有自由发挥的余地。学生感觉实验没什么意义，对实验失去了兴趣。因此做实验时按部就班，敷衍了事，达不到预期的实验目的[1]。（高频电子线路实验教学改革探讨）

高频电路由于受分布参数的影响及各种耦合与干扰的影响，使得电路的稳定性比起低频电路来要差些，同时L、C元件本身在环境温度发生变化时存在值的漂移，所以电路本身的稳定性不好，导致实验调试难度加大。对此大部分学生会归咎于实验箱的质量问题，而没有耐心和信心去完成实验内容[2]。（高频电子线路实验教学方法改革的思考）

本分院高频电子线路实验箱是2008年买的，总共16台，由于套数少，只能采用分组来进行。随着设备使用次数的增加，实验箱上的某些元器件老化比较快，损坏率也较高，而模块无法更换，也很难找相应的元件来替换，只能等厂家派技术员过来维修，其过程比较漫长，会影响实验课程的正常教学。

2.教学改革的探讨

鉴于上述存在的问题，笔者认为必须对我分院的实验教学模式和实验内容进行改革，才能满足学院对提高学生实践能力的要求，达到本课程的实验教学目的。

A.引入仿真软件

我们可以引入Multisim10仿真软件来辅助实验教学，它是用软件的方法虚拟电子与电工元器件以及电子与电工仪器和仪表，可提供双踪示波器、频谱分析仪、波特图示仪数字万用表等多种虚拟仪器、仪表。利用Multisim10来对高频电子线路实验进行仿真，可以调整电路中相应元器件的参数，观察相应的实验结果，并对理论进行验证。利用仿真软件对高频电路进行仿真分析不但可以帮助学生更好的理解理论知识，而且有利于培养学生的分析能力和设计能力。但是仿真软件也有它的局限性，如：不能使学生熟练掌握常用仪器仪表的使用，无法锻炼学生的动手能力，很难满足社会的需求。因此高频电子线路实验宜采用实验箱和仿真软件相结合的模式来进行，才能达到取长补短的作用。根据高频电子线路实验课程的特殊性要求，我们需要对本课程的每个实验内容来具体分析，然后确定用实验箱或者仿真软件来完成。

高频电子线路实验课安排了十六个学时，总共做八个实验：正弦波振荡器、集电极调幅与大信号检波、变容二极管调频、高频小信号调谐放大器、高频谐振功率放大器、二极管开关混频器、小功率调频发射机设计、调频接收机设计。前六个为验证性实验，后两个为系统实验。

正弦波振荡器、集电极调幅与大信号检波这两个实验受外界因素的干扰比较小，经过简单的调试就可以出来结果，所以可以采用实验箱的方式来验证。

由于变容二极管的性能不佳，导致调频很不明显，而且由于挡板挡住了插口，没有办法加入电容，所以变容二极管的C-V曲线图无法测量，很难加深学生对变容二极管调频工作原理的掌握，因此该实验建议采用仿真软件来实现。

高频小信号调谐放大器实验，不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用。但是在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率或相位，会导致调谐难度加大，实验测试数据误差也会增加，很难达到预期的实验目的，所以该实验用仿真软件来完成比较理想。

高频谐振功率放大器模块共两级，第一级就是小信号调谐放大器模块，因此该实验也同样存在上述问题，所以该实验也建议用仿真软件来完成。

在二极管开关混频器实验中，射频信号和本振信号分别是由正弦波振荡器和高频信号源来产生，受外界干扰比较小，经过简单调试就可以观察到混频后的输出信号，所以该实验用实验箱来完成就可以。

小功率调频发射机设计和调频接收机设计属于综合性实验，需要将前面所做过的模块有效的连接起来，构成一个系统，这样就更加大了调试的难度。对此学生可以利用仿真软件来完成，按实验指导书上的电路图，也可自行修改或重新设计电路图，根据仿真结果来调整电路及改变相应的参数，从而得到理想的实验结果[3]。

B.增开课程设计

实践教学的目的是培养学生的基本实验技能，加深对高频电路理论的理解，学会高频常用仪器仪表的原理和使用，使学生掌握常用高频电子线路的设计、组装、调整和测试技能，并初步具备工程实践能力。可见光是通过课内实验教学环节是达不到要求的，因此笔者建议在完成高频电子线路理论课程后，可在假期前安排为期一周的高频电子线路课程设计。要求学生在学完基本单元电路后，根据所学的知识，完成系统的构建。指导老师可以根据学生的实际能力提供一些难易程度不一的参考题目，学生可以自主选择或是自拟题目。学生得先自行设计电路原理图，并用仿真软件来进行仿真，经过老师核对后才能进行实际电路的制作。在课程设计期间，实验室应该全天向学生开放，并提供必要的仪器给学生进行结果的测量和调试。最后还要写设计报告，内容包括电路原理、元器件的选择、电路板的设计、安装过程、调试结果等整个设计过程。通过两个阶段的训练，使学生更好的掌握通信系统中常用的一些基本功能电路的组成、工作原理、电路、性能特点、基本分析方法和工程计算方法，为学生打下坚实的理论和实践基础。

3.结束语

本文针对高频电子线路实验来分析采用实验箱这种模式存在的问题，对如何提高实验教学效果提出了两点改革措施。首先是引入仿真软件，并结合实验内容来具体分析采用哪种方法来完成教学，着重培养学生的分析能力和设计能力；最后是增开课程设计环节，再完成课内实验的基础上实现系统的构建，教师命题或是学生自拟题目的形式，采用软硬件相结合的方法，培养学生动手能力以及分析解决问题的能力。由于实践教学在本科阶段的整个教学环节中占有很重要的地位，而单纯采用实验箱来开展实践教学确实存在很多问题，因此教学改革势在必行，只有这样才能培养出更好地适应社会发展需求的人才。

[l]石博雅.高频电子线路实验教学改革探讨[J]教改研究考试周刊.2011.18

[2]马 茵，马 瑛.高频电子线路实验教学方法改革的思考[J]教育研究.2010.17

[3]马 英.高频电子线路实验箱利弊的思考[J]实验科学与技术.2007.02